2. Энергетический, кинематический и силовой расчёт привода

Мощность на выходном валу редуктора

, где C₀ - коэффециент сопротивления передвижению;

Q - производительность;

L - Длина конвейера;

H - высотаподьема груза;

Потребляемая мощность на валу электродвигателя:

, где P_В- мощность на выходном валу редуктора

η – КПД привода;

Частота вращения выходного вала редуктора:

, где υ - скорость подъёма груза;

D – диаметр

Выбор типа двигателя:

выбираем двигатель марки 4A80B4Y3:

P=1.5, n=1415

Кинематический расчет привода

Определение передаточных чисел ступеней редуктора

U_черв = 31.5 (стандарт)

U_кл.рем. = 77,75/31,5=2,46

Силовой расчет привода:

T₁=T_дв*U₁ *η=8.9*2.46=21.89

T₂=T₁*U₁ *η=21.89*31.5*0.75*0.99²=506.95

T_вых=T₂ *η_м=501,88

P_дв=1,33

P₁=P_дв* η=1.33*0.95=1.26

P₂=P₂* η=1.26*0.75=0.93

P₃=P₂* η_м=0,93*0,99=0,92

Мощность на приводном валу:

2. Расчёт червячной передачи

- крутящий момент на выходном валу T₃=506.95 Н*м;

- частота вращения выходного вала n₃=18.26 об/мин;

- крутящий момент на входном валу T₂=21.89 Н*м;

- частота вращения выходного вала n₂=575.2 об/мин;

Выбор материала венца колеса в зависимости от скорости скольжения, материала и твердости червяка

м/c

Т.к. V_S<4, но V_S>1 м/с возможен выбор безоловянистую бронзу

Колесо: БрА10Ж4Н4 Предел прочности σ_B = 600 Мпа

Предел текучести σ_T = 200 Мпа

Червяк: Ст. 40ХН; HRC=50;

Определение допускаемых контактных напряжений.

[σ]_H=D₁ - D₂ ·V_s=300 – 25·1,83=254,25 МПа.

Коэффициенты D₁ и D₂ зависят от материала венца колеса и состоянии червяка: D₁=300

(состояние червяка: цементированный, шлифованный и полированный) D₂=25

Проектный расчет по контактным напряжениям

мм.

K = 1...1,3.

а_wстанд=125мм

Расчет параметров, необходимых для проверочных расчетов.

Число витков (заходов) червяка Z₁ выбирается в зависимости от передаточного числа: Z₁=1

Число зубьев колеса из условия отсутствия подрезания должно быть не менее 28

Z₂ = Z₁U=1·31,5=31,5 > 28.

Предварительное определение коэффициента делительного диаметра червяка и осевого модуля

q = 0,25Z₂=0,25·30=7,5 ;

.

т=7, q=7

Коэффициент смещения инструмента .

Условие соблюдаться

Коэффициент начального диаметра червяка

q_w = q + 2X=7-2·0,64=5,72;

Угол подъема винтовой линии на начальном диаметре

.

_w=9,84 град.

Делительные диаметры червяка и колеса

d₁=mq=7·7=49;

d₂=mZ₂=7·30=210.

Начальные диаметры червяка и колеса

Диаметр впадин червяка и колеса

d_f1 = d₁ - 2,5m=49 - 2,5·7=31,5;

= 210-(2,4+2·0,64)·7=184,24 мм

Диаметр выступов колеса

d_a2 = d₂ + (2+2X)m=210+(2-2·0,64)·7=215. мм.

Максимальный диаметр колеса

Уточненная скорость скольжения

Уточнение допускаемых напряжений

[σ]_H=D₁ - D₂ ·V_s=300 – 25·1,22=269,5 МПа

Уточнение КПД редуктора

где, угол трения =2,2˚

сомножитель 0,9 учитывает потери в уплотнениях и на барботаж (размешивание и разбрызгивание масла).

Моменты на валах и силы, действующие в зацеплении.

Момент на валу червяка

Окружные силы на червяке и на колесе

Осевые силы на червяке и на колесе

;

Радиальные силы при угле зацепления =20⁰

Проверка контактной прочности.

Условие контактной прочности

Отклонения от допускаемых напряжений

Недогрузка 5,3%

Проверка жесткости червяка.

Прогиб тела червяка в среднем сечении

Оптимальное значение прогиба червяка

[y]=0,005· m=0,005·7=0.035

допускается некоторое превышение допускаемых значений в пределе запаса жесткости по прогибу

L - расстояние между опорами червяка, которое до получения точ­ного значения по чертежу, можно принять

L=0,9d_aM2=0,9·229=206,1.мм

E - модуль упругости, равный 210⁵ МПа.

I - осевой момент инерции сечения тела червяка по диаметру впа­дин

.мм⁴

Проверка изгибной прочности зуба колеса.

Допускаемые циклические напряжения изгиба

Эквивалентное число циклов при постоянном режиме нагружения

.

Рабочие напряжения изгиба зуба колеса

МПа

Коэффициент формы зуба Y_F=1,71 выбирается по эквивалентному числу зубьев

Проверка теплостойкости редуктора.

Температура масла в картере редуктора

⁰С

значение мощности на валу червяка

кВт.

t₀ =20⁰C - температура окружающей среды.

Kт - коэффициент теплоотдачи, равный 12...18 вт/(м²⁰C ). В ти­пажных конструкциях принимают 16.

A - поверхность теплоотдачи корпуса редуктора, м². При ориентиро­вочных расчетах принимают

м².

 - коэффициент отвода тепла через раму или плиту, примем  = 0,2.

[t] - допускаемая температура нагрева масла без потери его пер­воначальных свойств, принимается [t] = 90⁰ C.

Вычисление недостающих параметров.

Диаметр выступов:

= 49+2·7=63 мм.

Длина нарезанной части

=(8+0,06·30)·7=68,6мм.

Коэффициенты C₁=8 и C₂=0,06

Для фрезерованных и шлифованных червяков длина нарезанной части червяка b₁ увеличивается на 25 мм b₁ = 93.6 мм т.к. m<10;

Ширина колеса

= 0,75·63= 47.25 мм.

Условный угол обхвата колеса

град.